引　言

　　美國ATMEL公司推出的90系列單片機是增強RISC內載Flash的高性能八位單片機，通稱為AVR單片機，設計上采用低功耗CMOS技術，而且在軟件上有效支持C高級語言（用IAR系統的ICC90C編譯器編譯）及匯編語言（用ATP匯編器編譯）。

　　其中AT90S8515是功能較強的一種型號，它有40引腳PDIP和44引腳PLCC、TQFP等多種封裝形式，具有120條功能強大的指令，而且大多數執行時間為單時鐘周期，指令周期最短僅為125ns。它具有以下主要特征：片內有8K字節可下載的Flash存儲器，程序下載采用其SPI串行接口，使用壽命為1000次；32條通用I／O線及32個通用8位寄存器R0～R31，64個I／O專用寄存器；512字節的EEPROM（使用壽命為10萬次）及512字節的內部SRAM；供電電壓在VCC為4．0～6．0V內可以全靜態工作范圍為0～8MHz；提供內部及外部中斷源；帶片內晶振器的可編程看門狗定時器；并有2種可通過軟件選擇的電源節電模式：閑置模式、掉電模式；可編程的全雙工串行通信接口UART；一個8位定時器／計數器T／C0，一個16位的帶預分頻及比較模式、捕獲模式及雙工8位、9位或10位的PWM輸出的定時器／計數器T／C1。本文著重介紹其片內UART在實際中的應用。

　　1　串行接口UART的主要特征和工作原理

　　1．1　串行接口UART的主要特征

　　AT90S8515帶有一個全雙工的通用異步收發器（UART），特征如下：

　　（1）波特率發生器可以生成任何波特率；

　　（2）在XTAL低頻率下有高的波特率；

　　（3）8位和9位數據；

　　（4）噪聲濾波；

　　（5）超越誤差的檢測；

　　（6）幀錯誤檢測；

　　（7）錯誤起始位檢測；

　　（8）3個獨立的中斷，即TX完成，TX數據寄存器空，RX完成。

　　其數據發送通過把被傳送的數據寫入UART的I／O數據寄存器UDR來初始化，然后數據從UDR傳送到移位寄存器中。在波特率時鐘加載到移位寄存器的傳送操作時，起始位從TXD引腳移出，然后是數據最低位在先。當停止位被移出時，如果在傳送中有新數據寫入UDR中，則被裝入移位寄存器中，同時，UART的狀態寄存器USR的UDRE位（UART狀態寄存器空）被設置，直到UDR被重寫。當沒有新的數據被寫入時，而且停止位在TXD上保持了一位的長度，USR的TX完成標志位TXC被設置。

　　當UART的控制寄存器UCR中的TXEN位被置為1時，允許UART發送，此時PD1被作為發送線。

　　通過讀UDR寄存器，接收數據寄存器被訪問。接收器以16倍波特率采樣RXD引腳的信號，當線路閑置時，一個邏輯0的采樣將被轉換為起始位的下降沿，并且起始位的探測序列被初始化，然后，接受器在第8、9和10個采樣點采樣中，如果得到兩個或兩個以上是邏輯1，則認為起始位是噪聲尖峰而拒絕，繼續探測下一個1到0的轉換。如果起始位被發現后，開始采樣數據位，這些位也在第8、9和10個采樣點采樣，3取2作為該位的邏輯值，在采樣的同時被移入傳送寄存器。當停止位為邏輯0，則USR的FE（幀錯誤）標志被置1，在讀UDR前，用戶應檢查FE幀錯誤標志。在讀UDR后應檢查OR位來檢測任何的超越錯誤。

　　當UART的控制寄存器UCR中的RXEN位被置為1時，允許UART數據接收，此時PD0被作為接收線。

　　1．2　UART的主要寄存器及設置

　　UART的I／O數據寄存器UDR是兩個物理分離的寄存器分享相同的I／O地址，當寫入UDR寄存器時，UART的發送寄存器被寫入；當讀UDR寄存器時，讀的是UART的接收寄存器。

　　UART的波特率寄存器UBRR是8位可讀／寫的寄存器，用以確定波特率。用戶進行串行通信編程的重點是了解UCR及USR的使用。

　　1．2．1　UART控制寄存器———UCR

　　位7——RXCIE:RX完成中斷使能，當該位置1且SREG中的I位設為1時，在USR中設置RXC位將導致接收完成中斷被執行；

　　位6———TXCIE：TX完成中斷使能，當該位置1且SREG中的I位設為1時，在USR中設置TXC位將導致發送完成中斷被執行；

　　位5———UDRIE：UART數據寄存器空中斷使能，當該位置1且SREG中的I位設為1時，在USR中設置UDRIE位將導致發送UART數據寄存器空中斷被執行；

　　位4———RXEN：接收使能，當該位被設置時允許UART接收，當接收器被禁止時，TXC、OR、FE位的狀態標志不能　　設置，否則，在把RXEN關閉時不能消除它們；

　　位3———TXEN：發送使能，當該位被設置時允許UART發送，如在發送數據時禁止發送器，則在移位寄存器的數據和后續UDR中的數據被全部發送完成之前，發遂器不會被禁止；

　　位2———CHR9：9位字符的發送或接收，發送和接收的數據是9位數據位和1位起始位、1位停止位。第9位通過UTP中的RXB8和TXB8位分別讀和寫；

　　位1———RXB8：當CHR9被設置時，RXB8是收到數據的第9數據位；

　　位0———TXB8：當CHR9被設置時，TXB8是發送數據的第9數據位。

　　1．2．2　UART狀態寄存器———USR

　　USR提供各種狀態信息，其格式如下：

　　位7——RXC:UART接收完成，當使用中斷數據接收時，接收完成中斷子程序必須讀UDR而消除RXC，否則在子程序完成時又引起新的中斷；

　　位6———TXC：UART發送完成，當發送移位寄存的全部數據被移出后且沒有新的數據寫入UDR時，該位置1，TXC在執行相應的中斷向量時被硬件清除；

　　位5———UDRE：UART數據寄存器空，當寫入UDR的字符被傳送到發送移位寄存器中時該位被設置，表示發送器準備新的數據發送。

　　位4———FE：幀出錯，當收到的

　　數據的停止位為0時，該位置1，FE在收到的數據的停止們為1時被清除；

　　位3———OR：超越出錯，當UDR寄存器的數據沒有在新的數據被移入到接收移位寄存器之前被讀走，該位置1，即OR位被緩沖。意味著移入移位寄存器的最后數據字節不能被送到UDR中而丟失。

　　1．2．3　波特率發生器

　　依據以下等式的分頻器產生波特率： BAUD＝f／［16（UBRR＋1）］

　　BAUD表示波特率，f為晶振頻率；UBRR表示UART波特率寄存器的值（0～255）。例如，波特率確定為9600波特時，選用標準的晶振頻率1．8432MHz（誤差為0），則可計算出UBRR的初始化值為11；波特率確定為9600波特時選用晶振頻率為3．6864MHz，UBRR的初始化值為23。

　　2　AT90S8515與上位PC機的串行通信應用

　　2．1　與上位PC機的硬件連接

　　AT90S8515與上位PC機通信采用RS485總線，通過RS－485接收／發送器連接，使用MAXIM公司的MAX3080CPD芯片，為了使電磁干擾及終端末匹配的連接所產生的反射最小，MAX3080適合速率為115Kbps以下的應用，而且具有平衡發送，差分接收，抑制共模干擾和故障保護的特點，適合遠距離傳送。為提高系統可靠性，在MAX3080與CPU之間還可增加光電耦合器6N137，更好地與上位機電氣隔離。硬件連接原理圖如圖1所示。